DE4445464A1 - Scanning apparatus for determining spatial co-ordinates - Google Patents

Scanning apparatus for determining spatial co-ordinates

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DE4445464A1
DE4445464A1 DE19944445464 DE4445464A DE4445464A1 DE 4445464 A1 DE4445464 A1 DE 4445464A1 DE 19944445464 DE19944445464 DE 19944445464 DE 4445464 A DE4445464 A DE 4445464A DE 4445464 A1 DE4445464 A1 DE 4445464A1
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Felix Amberg
Reinhard Graefe
Richard Wisler
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AMBERG MESSTECHNIK AG
Fuji Bussan KK
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AMBERG MESSTECHNIK AG
Fuji Bussan KK
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    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures

Abstract

A scanning apparatus (5) for determining the spatial coordinates of an object (1) e.g. a road or rail tunnel has a laser light source which projects a modulated beam (6) at right angles to the tunnel direction (4) via an optical system which rotates the beam through a complete 360 deg. by means of an electric motor. A spiral scan (7) of the tunnel wall is achieved by mounting the scanning unit (5) on a tracked (3) vehicle (2) which moves through the tunnel (1) as the beam (6) rotates. Reflected light is directed via the common optical system to the scanner's (5) receiver and its phase shift compared with the transmitted beam (6) to establish expected dimensions or reveal presence of obstructions.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abtastvorrichtung zum Ver­ messen der Raumkoordinaten eines Objektes mit einer Lichtquelle zum Aussenden eines Sendestrahls, mit einer Ablenkeinrichtung, mit der der Sendestrahl auf das Ob­ jekt lenkbar ist, und mit einem Detektor, mit dem ein von dem Objekt zurückgeworfener Empfangsstrahl erfaßbar ist, sowie mit einer Auswerteeinheit.The invention relates to a scanning device for Ver measure the spatial coordinates of an object with a Light source for emitting a transmission beam, with a Deflection device with which the transmission beam onto the Ob is steerable, and with a detector with which a received beam reflected by the object can be detected is, as well as with an evaluation unit.

Derartige Abtastvorrichtungen sind vielfach, zum Bei­ spiel aus der Offenlegungsschrift DE 33 15 576 A1, be­ kannt. Bei dieser Abtastvorrichtung wird der von einem Laser erzeugte Sendestrahl durch einen ersten ver­ schwenkbaren Ablenkspiegel auf das zu vermessende Objekt gelenkt. Ein zweiter verschwenkbarer Ablenkspiegel lenkt einen Teil des vom zu vermessenden Objekt zurückgewor­ fenen Sendestrahls auf einen Detektor, der an einer Aus­ werteeinheit angeschlossen ist.Such scanning devices are numerous, for example game from the published patent application DE 33 15 576 A1, be knows. In this scanning device is the one Laser generated transmission beam by a first ver swiveling deflection mirror on the object to be measured directed. A second swiveling deflecting mirror steers recovered part of the object to be measured open transmission beam to a detector that is at an off value unit is connected.

Derartige Abtastvorrichtungen werden allgemein zur Ent­ fernungsmessung sowie insbesondere zur Vermessung von dreidimensionalen Raumprofilen verwendet. In der Ver­ kehrstechnik werden derartige Abtastvorrichtungen zur Vermessung des Raumprofiles des freien, passierbaren Raumes über einem Verkehrsweg wie beispielsweise einer Straße oder einer Schienenstrecke benutzt. Im allge­ meinen ist es von Vorteil, wenn diese Vermessung mit hoher Geschwindigkeit erfolgt, so daß der Verkehrsweg nicht über einen langen Zeitraum gesperrt bleiben muß. Bei der Vermessung ist eine hohe räumliche Auflösung erforderlich, um auch einzelne vorstehende, spitz zulau­ fende Gegenstände, die in den freien, passierbaren Raum über dem Verkehrsweg hineinragen, wie beispielsweise einzelne Stangen oder Äste, zu erfassen. Um derartige Gegenstände erfassen zu können, muß die Vermessung mit einem Meßpunktraster, dessen Meßpunkte in einem Abstand von wenigen Zentimetern zueinander liegen, durchgeführt werden, selbst wenn die zu vermessenden Gegenstände von der Mitte der Fahrbahn mehrere Meter entfernt sind. Gleichzeitig ist die Entfernung auf wenige Zentimeter genau zu bestimmen.Such scanners are generally used for ent distance measurement and in particular for measuring three-dimensional spatial profiles used. In the ver sweeping technology such scanning devices Measurement of the spatial profile of the free, passable Space above a traffic route such as one Road or a railway line used. Generally it is an advantage if this measurement is included high speed, so the traffic route does not have to remain locked for a long period of time. When measuring is a high spatial resolution required in order to also individually protrude, pointedly Finding objects in the free, passable space protrude above the traffic route, such as  individual rods or branches. To such To be able to record objects, the measurement must be carried out with a grid of measuring points, the measuring points of which are at a distance of a few centimeters from each other even if the objects to be measured by the middle of the road are several meters away. At the same time, the distance is a few centimeters to determine exactly.

Gattungsgemäße Abtastvorrichtungen sind für eine derar­ tige Vermessung nur bedingt geeignet, da sie aufgrund der räumlichen Begrenzung des Strahlengangs durch die mechanische Aufhängung der Ablenkspiegel nur das Ab­ tasten in einem eingeschränkten Raumwinkelbereich gestatten. Deshalb muß die zu vermessende Strecke bei einer derartigen Abtastvorrichtung mehrmals durchfahren werden, oder die Aufhängung der Spiegel muß bewegt werden. Letzteres ist jedoch nur schwerlich mit der erforderlichen Geschwindigkeit zu bewerkstelligen.Generic scanning devices are for such measurement is only conditionally suitable because it is due to the spatial limitation of the beam path through the mechanical suspension of the deflecting mirror only the Ab buttons in a restricted solid angle range allow. Therefore, the distance to be measured must be pass through such a scanning device several times or the suspension of the mirrors must be moved become. However, the latter is difficult with the to achieve the required speed.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, eine Abtastvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, Raumprofile rasch und mit hoher räumlicher Auflösung zu vermessen.Based on this state of the art, the Er the invention is based on the task of a scanning device to create the kind mentioned above with which it is possible is, spatial profiles quickly and with high spatial Measure resolution.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abtastvorrichtung an einem Fortbewegungsmittel ange­ bracht ist, mit dem eine Bewegung in eine Translations­ richtung ausführbar ist, und daß ein sich außerhalb eines Gehäuses der Abtastvorrichtung angeordneter Spie­ gelrotor, der über einen rohrartigen Spiegelrotoransatz in einer Paßöffnung in einer Wand des Gehäuses der Ab­ tastvorrichtung drehbar gelagert und über eine Antriebs­ einrichtung um eine Rotationsachse in Rotation versetz­ bar ist, über ein Spiegelelement verfügt, mit dem der entlang der Rotationsachse durch den Spiegelrotoransatz in den Spiegelrotor eintretende Sendestrahl winklig zur Rotationsachse zu einer Drehung um die Translationsrich­ tung ablenkbar ist und mit dem der Empfangsstrahl im Bereich des Spiegelrotoransatzes auf die Rotationsachse ablenkbar ist.This object is achieved in that the scanning device is attached to a means of transportation is brought up with a movement in a translation direction is executable, and that one is outside a housing of the scanner arranged Spie gel rotor, which has a tubular mirror rotor approach in a fitting opening in a wall of the housing probe device rotatably mounted and via a drive Set the device in rotation about an axis of rotation  bar, has a mirror element with which the along the axis of rotation through the mirror rotor attachment Transmitting beam entering the mirror rotor at an angle to Rotation axis to a rotation around the translational direction device is deflectable and with which the received beam in Area of the mirror rotor approach to the axis of rotation is distractible.

Bei der Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung wird der von einem Laser erzeugte Sendestrahl mit Hilfe des sich drehenden Spiegelrotors winklig zur Rotationsachse abge­ lenkt, so daß der Sendestrahl das Objekt in einem Win­ kelbereich von 360 Grad abtastet. Durch gleichzeitiges Bewegen der ganzen Abtastvorrichtung in Richtung der Ro­ tationsachse mit Hilfe des Fortbewegungsmittels wird beispielsweise im Inneren eines zylinderartigen Objektes eine schraubenlinienförmige Abtastlinie gebildet. Bei richtiger Wahl der Geschwindigkeit der Bewegung in Translationsrichtung und der Drehzahl ergibt sich ein Meßpunktraster, dessen Meßpunkte einen Abstand zuein­ ander von wenigen Zentimetern aufweisen, und das Objekt ist rasch und mit hoher räumlicher Auflösung abtastbar. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Anordnung der op­ tischen Bauelemente zueinander bei jeder Winkelstellung erhalten bleibt. Die Abbildungseigenschaften der Abtast­ vorrichtung sind dadurch unabhängig von der Winkelstel­ lung des Spiegelrotors.In the scanning device according to the invention the transmission beam generated by a laser with the help of the rotating mirror rotor at an angle to the axis of rotation steers, so that the broadcast beam the object in a win scanned range of 360 degrees. By simultaneous Moving the entire scanner in the direction of the ro station axis with the means of transportation for example inside a cylindrical object formed a helical scan line. At correct choice of the speed of movement in The direction of translation and the speed result Measuring point grid, the measuring points of which are at a distance from one another different from a few centimeters, and the object can be scanned quickly and with high spatial resolution. Another advantage is that the arrangement of the op table components to each other at any angular position preserved. The imaging properties of the scan device are therefore independent of the angular position mirror rotor.

Bei Anwendungen, die eine Spiegelrotordrehzahl von mehreren hundert Umdrehungen pro Sekunde erfordern, ist es zweckmäßig, daß der Spiegelrotor über ein Spiegel­ rotorgehäuse mit einer Gehäusestrahlöffnung verfügt, durch die der Sendestrahl und der Empfangsstrahl hin­ durchtreten und in die ein lichtdurchlässiger Glaskörper eingebracht ist, und daß der lichtdurchlässige Glaskör­ per und das Spiegelelement den Empfangsstrahl auf einen Fokus auf der Rotationsachse im Bereich des Spiegelro­ toransatzes fokussiert.For applications that have a mirror rotor speed of require several hundred revolutions per second it is appropriate that the mirror rotor over a mirror rotor housing with a housing beam opening, through which the transmit beam and the receive beam go pass through and into which a translucent glass body is introduced, and that the translucent glass body  per and the mirror element the reception beam on one Focus on the axis of rotation in the area of the Spiegelro goal approach focused.

Mit dem Spiegelrotorgehäuse und dem die Gehäusestrahl­ öffnung verschließenden Glaskörper erhält der Spiegel­ rotor eine luftwiderstandsarme Verkleidung, so daß hohe Rotationsgeschwindigkeiten erreichbar sind. Ferner ist es durch die Fokussierung des Empfangsstrahls möglich, sowohl den Sendestrahl als auch den Empfangsstrahl durch einen schmalen Spiegelrotoransatz mit kleinem Durchmes­ ser zu führen, so daß aufgrund der kleinen im Lager auf­ tretenden Reibleistung eine hohe Drehzahl erzielbar ist.With the mirror rotor housing and the housing beam The mirror receives the glass body that closes the opening rotor has a low air drag fairing, so that high Rotation speeds are achievable. Further is it is possible by focusing the receiving beam through both the transmit beam and the receive beam a narrow mirror rotor approach with a small diameter water to lead so that due to the small in the camp high friction speed can be achieved.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The following are exemplary embodiments of the invention explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine an einem Schienenfahrzeug angebrachte Ab­ tastvorrichtung in einem Tunnel, Fig. 1 a mounted on a rail vehicle from sensing device in a tunnel,

Fig. 2 eine Schnittansicht des mechanischen und op­ tischen Aufbaus der Abtastvorrichtung und Fig. 2 is a sectional view of the mechanical and op table structure of the scanning device and

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Auswerteeinheit. Fig. 3 is a block diagram of an evaluation unit.

Fig. 1 zeigt einen Tunnel 1, durch den ein Schienenfahr­ zeug 2 auf Schienen 3 in Richtung eines die Transla­ tionsrichtung anzeigenden Pfeils 4 hindurchfährt. Auf dem Schienenfahrzeug 2 ist eine Abtastvorrichtung 5 an­ gebracht, die mit Hilfe eines Lasers sowie einer Ablenk­ einrichtung einen in einer Ebene quer zur Translations­ richtung verlaufenden rotierenden Sendestrahl 6 erzeugt, so daß der Sendestrahl 6 die Wand des Tunnels 1 mit einer schraubenlinienförmigen Abtastlinie 7 abtastet. Fig. 1 shows a tunnel 1 through which a rail driving tool 2 passes on rails 3 in the direction of an arrow 4 indicating the direction of translation. On the rail vehicle 2 , a scanning device 5 is brought in, which, with the aid of a laser and a deflection device, generates a rotating transmission beam 6 running in a plane transverse to the translation direction, so that the transmission beam 6 scans the wall of the tunnel 1 with a helical scanning line 7 .

Fig. 2 ist eine Schnittansicht des mechanischen und op­ tischen Aufbaus der Abtastvorrichtung 5. Die Abtastvor­ richtung 5 weist einen drehbaren Spiegelrotor 8 mit einem rohrartigen Spiegelrotoransatz 9 auf, der an einen seitlichen Abschnitt eines Spiegelrotorgehäuses 10 ange­ bracht ist. Der Spiegelrotoransatz 9 ist in einer mit zwei Kugellagern 11 und 12 versehenen Paßöffnung 13 einer Wand 14 eines Gehäuses 15 der Abtastvorrichtung 5 gelagert. An dem Spiegelrotoransatz 9 sind Zahnradzähne 16 ausgebildet, die mit einem Treibriemen 17 in Eingriff stehen, wobei der Treibriemen 17 in ein Zahnrad 18 ein­ greift, das an einer Welle 19 eines als Antriebsmittel dienenden drehzahlgeregelten Elektromotors 20 angebracht ist, so daß der drehbare Spiegelrotor 8 um eine durch den rohrartigen Spiegelrotoransatz 9 verlaufende Rota­ tionsachse 21 drehbar ist. Fig. 2 is a sectional view of the mechanical construction of the scanning device and op tables. 5 The Tastvor device 5 has a rotatable mirror rotor 8 with a tubular mirror rotor approach 9 , which is brought to a lateral portion of a mirror rotor housing 10 . The mirror rotor extension 9 is mounted in a fitting opening 13 , provided with two ball bearings 11 and 12 , in a wall 14 of a housing 15 of the scanning device 5 . On the mirror rotor attachment 9 gear teeth 16 are formed, which are in engagement with a drive belt 17 , wherein the drive belt 17 engages in a gear 18 , which is attached to a shaft 19 of a speed-controlled electric motor 20 serving as a drive means, so that the rotatable mirror rotor 8 about a through the tubular mirror rotor approach 9 Rota tion axis 21 is rotatable.

An dem dem Inneren des Gehäuses 15 zugewandten Ende des Spiegelrotoransatzes 9 ist eine Strichscheibe 22 ange­ bracht, mit der zusammen mit einem Winkelmeßwertgeber 23 die Winkelstellung des Spiegelrotors 8 meßbar ist. Im Inneren des Spiegelrotorgehäuses 10 befindet sich ein Rotorspiegel 24, der in diesem Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von 45 Grad bezüglich der Rotationsachse 21 angeordnet ist, wobei mit dem Rotorspiegel 24 der Sende­ strahl 6 und der von der Wand des Tunnels 1 zurücklau­ fende Empfangsstrahl 25 um einen Winkel von 90 Grad ab­ lenkbar sind. Im Spiegelrotorgehäuses 10 ist eine Strahlöffnung 26 vorgesehen, in die eine Sammellinse 27 mit einer zentrischen Ausnehmung 28 eingesetzt ist. Die Sammellinse 27 schließt die Strahlöffnung 26 ab und minimiert den infolge der Rotation des Spiegelrotors 8 auftretenden Luftwiderstand. At the inside of the housing 15 facing the end of the mirror rotor attachment 9 , a reticle 22 is introduced , with which the angular position of the mirror rotor 8 can be measured together with an angle sensor 23 . Inside the mirror rotor housing 10 there is a rotor mirror 24 , which in this exemplary embodiment is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the axis of rotation 21 , the transmitting beam 6 and the receiving beam 25 returning from the wall of the tunnel 1 being received by the rotor mirror 24 are steerable from an angle of 90 degrees. A beam opening 26 is provided in the mirror rotor housing 10 , into which a converging lens 27 with a central recess 28 is inserted. The converging lens 27 closes the beam opening 26 and minimizes the air resistance which occurs as a result of the rotation of the mirror rotor 8 .

Auf der Rotationsachse 21 des Spiegelrotors 8 ist in dem Gehäuse 15 der Abtastvorrichtung 5 gemäß Fig. 2 ein als Lichtquelle dienender Laser 29 vorgesehen, der den Sen­ destrahl 6 in Richtung des oben genannten Rotorspiegels 24 auf der Rotationsachse 21 aussendet. Zwischen dem Laser 29 und dem Spiegelrotor 8 ist ein unter einem Winkel von. 45 Grad bezüglich der Rotationsachse 21 angeordneter Trennspiegel 30 und eine Trennspiegellinse 31 angeordnet. Sowohl der Trennspiegel 30 als auch die Trennspiegellinse 31 weisen auf der Rotationsachse 21 angeordnete Ausnehmungen 32 und 33 auf. Durch die dem Empfangsstrahl 25 zugewandte Trennspiegelfläche des Trennspiegels 30 ist der Empfangsstrahl 25 von der Rotationsachse 21 auf eine Detektorstrahlachse 34 umlenkbar. Die Detektorstrahlachse 34 führt zu einem Detektor 35, mit dem über eine Detektorlinse 36 der Empfangsstrahl 25 detektierbar ist.On the rotation axis 21 of the mirror rotor 8 in the housing 15 of the scanning device 5 2 a serving as the light source laser 29 is shown in FIG. Provided that emits the Sen destrahl 6 in the direction of the above rotor mirror 24 on the axis of rotation 21. Between the laser 29 and the mirror rotor 8 is an at an angle of. Separating mirror 30 and a separating mirror lens 31 arranged 45 degrees with respect to the axis of rotation 21 . Both the separating mirror 30 and the separating mirror lens 31 have recesses 32 and 33 arranged on the axis of rotation 21 . By the receive beam 25 facing separation mirror surface of the separation mirror 30 of the receive beam 25 is deflected from the rotation axis 21 to a detector beam axis 34th The detector beam axis 34 leads to a detector 35 with which the received beam 25 can be detected via a detector lens 36 .

Bei der Abtastvorrichtung 5 gemäß Fig. 2 dreht der Elektromotor 20 den Spiegelrotor 8 gleichmäßig um die Rotationsachse 21. Der Sendestrahl 6 tritt durch die jeweiligen Ausnehmungen 32 und 33 des feststehenden Trennspiegels 30 und der Trennspiegellinse 31 hindurch und tritt durch den Spiegelrotoransatz 9 in den Spiegel­ rotor 8 ein, in dem er durch den Rotorspiegel 24 um 90 Grad abgelenkt ist und über die Ausnehmung 28 der Sam­ mellinse 27 auf das zu vermessende Objekt gelenkt ist. Ein Teil des von dem zu vermessenden Objekt zurückgewor­ fenen Sendestrahls 6 tritt durch die in der Strahl­ öffnung 26 angeordnete Sammellinse 27 in den Spie­ gelrotor 8 ein und bildet den Empfangsstrahl 25. Dabei ist der Querschnitt des Empfangsstrahls 25 durch die Abmessungen der Strahlöffnung 26 bestimmt. Die Sammel­ linse 27 fokussiert den Empfangsstrahl 25 auf einen Fokus 37. Durch den Rotorspiegel 24 ist der Empfangs­ strahl 25 um 90 Grad abgelenkt, so daß der Fokus 37 des Empfangsstrahls 25 auf der Rotationsachse 21 im Bereich des Spiegelrotoransatzes 9 zu liegen kommt. In Richtung des Inneren des Gehäuses 15 der Abtastvorrichtung 5 wei­ tet sich der Empfangsstrahl 25 bis zu der den Empfangs­ strahl 25 kollimierenden Trennspiegellinse 31 zu seinem bei der Strahlöffnung 26 vorhandenen Querschnitt auf, woraufhin der feststehende Trennspiegel 30 den Empfangs­ strahl 25 um 90 Grad in Richtung der Detektorstrahl­ achse 34 umlenkt. Die Detektorlinse 36 fokussiert schließlich den Empfangsstrahl 25 auf die Detektions­ fläche des Detektors 35.In the scanning device 5 according to FIG. 2, the electric motor 20 rotates the mirror rotor 8 uniformly about the axis of rotation 21 . The transmission beam 6 passes through the respective recesses 32 and 33 of the fixed separating mirror 30 and the separating mirror lens 31 and enters through the mirror rotor attachment 9 into the mirror rotor 8 , in which it is deflected by the rotor mirror 24 by 90 degrees and via the recess 28 the Sam lens 27 is directed to the object to be measured. A part of the transmitted beam 6 recovered from the object to be measured enters the mirror rotor 8 through the converging lens 27 arranged in the beam opening 26 and forms the receiving beam 25 . The cross section of the receiving beam 25 is determined by the dimensions of the beam opening 26 . The condenser lens 27 focuses the reception beam 25 on a focus 37 . By the rotor 24 of the receiving mirror is deflected by 90 degrees beam 25 so that the focus of the receive beam 37 comes to lie on the axis of rotation 21 in the region of the mirror rotor tab 9 25th Toward the interior of the housing 15 of the scanning device 5 wei tet the received beam 25 up to the the receive beam 25 collimating separation mirror lens 31 on to his at the jet opening 26 existing cross-section, whereupon the fixed separation mirror 30 to receive beam 25 by 90 degrees in the direction the detector beam deflects axis 34 . The detector lens 36 finally focuses the receiving beam 25 on the detection surface of the detector 35 .

Da die Abtastvorrichtung 5 im Spiegelrotor 8 mit einem Rotorspiegel 24 ausgestattet ist, der den Sendestrahl 6 und den Empfangsstrahl 25 parallel zueinander rechtwink­ lig bezüglich der Rotationsachse 21 ablenkt, gestattet eine Rotation des Spiegelrotors 8 um die Rotationsachse 21 um 360 Grad ein Aussenden des von dem Spiegelrotor 8 ausgesendeten Sendestrahls 6 über die gesamte Umfangs­ fläche des zu vermessenden Objektes. Bei dieser Ausge­ staltung der Erfindung gestattet das Einstellen der Fahrgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 2 ein Über­ streichen der gesamten Wandoberfläche des Tunnels 1 mit einem Raster, dessen Rasterpunkte im Abstand von wenigen Zentimetern nebeneinander liegen.Since the scanning device 5 in the mirror rotor 8 is equipped with a rotor mirror 24 , which deflects the transmission beam 6 and the reception beam 25 parallel to one another at right angles with respect to the axis of rotation 21 , rotation of the mirror rotor 8 around the axis of rotation 21 allows 360 degrees to be emitted Mirror rotor 8 emitted transmission beam 6 over the entire circumferential surface of the object to be measured. In this embodiment of the invention, the setting of the driving speed of the rail vehicle 2 allows a sweeping over the entire wall surface of the tunnel 1 with a grid, the grid points of which are adjacent to each other at a distance of a few centimeters.

Die Vermessung kann dabei mit einer Fahrgeschwindigkeit in Translationsrichtung von 5 bis 15 Kilometern erfol­ gen, da mit der Abtastvorrichtung 5 gemäß der Erfindung hohe Drehzahlen des Spiegelrotors 8 im Bereich von 100 bis 200 Umdrehungen pro Sekunde möglich sind. Die Sam­ mellinse 27 schließt die Strahlöffnung 26 nach außen ab und schafft dadurch eine Oberfläche mit geringem Luft­ widerstand. Weiterhin verkleinert die Sammellinse 27 durch die Fokussierung des Empfangsstrahls 25 auf den Fokus 37 den für den Strahldurchgang des Empfangsstrahls 25 erforderlichen Innendurchmesser des Spiegelrotoran­ satzes 9. Damit lassen sich für die Lagerung des Spie­ gelrotoransatzes 9 in der Paßöffnung 13 die für hohe Drehzahlen geeigneten Lager 11 und 12 mit geringen Durchmessern verwenden.The measurement can take place at a driving speed in the translation direction of 5 to 15 kilometers, since high speeds of the mirror rotor 8 in the range of 100 to 200 revolutions per second are possible with the scanning device 5 according to the invention. The Sam lens 27 closes the jet opening 26 to the outside and thereby creates a surface with little air resistance. Furthermore, by focusing the received beam 25 onto the focus 37, the converging lens 27 reduces the inner diameter of the Spiegelrotoran set 9 required for the beam passage of the received beam 25 . This can be used for the storage of the Spie gelrotoransatzes 9 in the fitting opening 13 suitable for high speeds bearings 11 and 12 with small diameters.

Gleichzeitig ist es durch die Fokussierung des Empfangs­ strahls 25 möglich, die Abmessungen der Strahlöffnung 26 verhältnismäßig groß zu halten und damit eine hohe Strahlungsleistung des Empfangsstrahls 25 zu erzielen. Da bei manchen Anwendungen, wie beispielsweise der Un­ tersuchung von Tunneln 1, die Reflektivität durch den auf der Wand des Tunnels 1 abgelagerten Schmutz unter fünf Prozent liegt, ist eine große Strahlöffnung 26 und damit eine hohe Strahleistung im Empfangsstrahl 25 Voraussetzung für ein ausreichendes Signal-zu-Rausch- Verhältnis auch bei hohen Drehzahlen. Die häufig anzu­ treffende niedrige Reflektivität des zu vermessenden Objektes setzt andererseits auch eine genügend hohe Strahleistung im Sendestrahl 6 voraus, damit sich auch bei hohen Drehzahlen eine genügend große Meßgenauigkeit ergibt. Aus diesem Grunde sind der Trennspiegel 30, die Trennspiegellinse 31 und die Sammellinse 27 jeweils mit Ausnehmungen 28, 32 und 33 versehen, um Transmissions- und Reflexionsverluste zu vermeiden und um so einerseits einen kompakten Laser 29 mit geringer Leistungsaufnahme verwenden zu können und um andererseits eine ausreichend große Strahlungsleistung im Sendestrahl 6 zu erzielen.At the same time, by focusing the receiving beam 25, it is possible to keep the dimensions of the beam opening 26 relatively large and thus to achieve a high radiation power of the receiving beam 25 . Since in some applications, such as the examination of tunnels 1 , the reflectivity due to the dirt deposited on the wall of the tunnel 1 is less than five percent, a large beam aperture 26 and thus a high beam power in the receiving beam 25 is a prerequisite for a sufficient signal to noise ratio even at high speeds. The low reflectivity of the object to be measured, which is frequently encountered, on the other hand also requires a sufficiently high beam power in the transmission beam 6 , so that a sufficiently high measurement accuracy is obtained even at high speeds. For this reason, the separating mirror 30 , the separating mirror lens 31 and the converging lens 27 are each provided with recesses 28 , 32 and 33 in order to avoid transmission and reflection losses and so that on the one hand a compact laser 29 with low power consumption can be used and on the other hand one to achieve a sufficiently large radiation power in the transmission beam 6 .

Fig. 3 zeigt neben einem Blockschaltbild einer Auswerte­ einheit eine weitere, abgewandelte Ausgestaltung des mechanischen und optischen Aufbaus der Abtastvorrichtung 5. In Fig. 3 erkennt man neben dem Rotorspiegel 24 und der Detektorlinse 36 die schematisch angedeuteten Lager 11 und 12 sowie den Elektromotor 20 und den Winkelmeß­ wertgeber 23. Im Unterschied zu dem in Fig. 2 gezeigten optischen und mechanischen Aufbau ist der Detektor 35 auf der Rotationsachse 21 angeordnet, während der von dem Laser 29 erzeugte Sendestrahl 6 durch einen Ein­ blendspiegel 38, dessen Spiegelflächenabmessungen we­ sentlich kleiner als der Durchmesser des Empfangsstrahls 25 am Ort des Einblendspiegels 38 sind, auf die Rota­ tionsachse 21 ausgerichtet ist. Fig. 3 shows next to a block diagram of an evaluation unit, a further, modified embodiment of the mechanical and optical construction of the scanning device. 5 In Fig. 3 it can be seen next to the rotor mirror 24 and the detector lens 36, the diagrammatically indicated bearing 11 and 12 and the electric motor 20 and the angle measurement value timer 23. In contrast to the optical and mechanical construction shown in FIG. 2, the detector 35 is arranged on the axis of rotation 21 , while the transmission beam 6 generated by the laser 29 is generated by a glare mirror 38 , the mirror surface dimensions of which are considerably smaller than the diameter of the reception beam 25 The location of the fade-in mirror 38 are aligned with the axis of rotation 21 .

Die in Fig. 3 dargestellte Auswerteeinheit arbeitet nach dem Prinzip des Laserradars, bei dem die Intensität des Sendestrahls 6 moduliert wird und die Entfernung eines den Sendestrahl 6 zurückwerfenden Objektes über die Phasenverschiebung der Modulationsphase des Empfangs­ strahls 25 gegenüber der Modulationsphase des Sende­ strahls 6 bestimmt wird.The evaluation unit shown in Fig. 3 operates according to the principle of the laser radar, in which the intensity of the transmission beam is modulated 6 and the distance 6 back throwing object is determined by the phase shift of the modulation phase of the reception beam 25 with respect to the modulation phase of the transmitted beam 6 of the transmit beam .

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausgestaltung der Aus­ werteeinheit wird die Intensität des Sendestrahls 6 mit Hilfe einer Laserregelung 39 mit einer Frequenz im Be­ reich von einigen Megahertz moduliert. Gleichzeitig er­ zeugt die Laserregelung 39 ein Referenzsignal, dessen Frequenz mit der Modulationsfrequenz übereinstimmt und das einem Synchrongleichrichter 40 zugeführt ist. Wei­ terhin ist dem Synchrongleichrichter 40 das von einem Detektorverstärker 41 erzeugte Detektorsignal des Detek­ tors 35 zugeführt. Der Synchrongleichrichter 40 erzeugt Ausgangssignale, die den Produkten der Modulationsampli­ tude der Intensität des Detektorsignals mit dem Sinus und Kosinus der Phasenverschiebung der Modulationsphase des Detektorsignals gegenüber der Modulationsphase des Referenzsignals proportional sind. Die Ausgangssignale dem Synchrongleichrichters 40 sind über einen Analog- Digital-Wandler 42 einem Signalprozessor 43 zugeführt, der aus diesen Signalen einen der Modulationsamplituden des Empfangsstrahls 25 proportionalen Modulationsampli­ tudenwert sowie aus der Phasenverschiebung die Entfer­ nung eines den Sendestrahl 6 zurückwerfenden Punktes des Tunnels 1 von der Rotationsachse 21 berechnet.In the embodiment of the evaluation unit shown in FIG. 3, the intensity of the transmitted beam 6 is modulated with the aid of a laser control 39 with a frequency in the range of a few megahertz. At the same time, it generates the laser control 39 a reference signal, the frequency of which corresponds to the modulation frequency and which is fed to a synchronous rectifier 40 . Wei terhin is the synchronous rectifier 40, the detector signal generated by a detector amplifier 41 of the detector 35 fed. The synchronous rectifier 40 generates output signals which are proportional to the products of the modulation amplitude of the intensity of the detector signal with the sine and cosine of the phase shift of the modulation phase of the detector signal compared to the modulation phase of the reference signal. The output signals of the synchronous rectifier 40 are supplied 42 to a signal processor 43 via an analog-digital converter, the tudenwert from these signals a modulation amplitude of the receive beam 25 proportional Modulationsampli and from the phase shift, the Entfer voltage of the transmit beam 6 back throwing point of the tunnel 1 from the Rotation axis 21 calculated.

Daneben empfängt der Signalprozessor 43 von einem Win­ kelmeßwertwandler 44, der den Analog-Digital-Wandler 42 taktet, einen Winkelwert. Weiterhin erhält der Signal­ prozessor 43 über einen Wegmeßwertwandler 45 einen von einem in der Nähe eines Rades 46 des Schienenfahrzeuges 2 angebrachten Wegmeßwertgeber 47 einen Wegewert, der für die Länge der von dem Schienenfahrzeug 2 zurückge­ legten Strecke kennzeichnend ist. Ein Entfernung, Mo­ dulationsamplitudenwert des Empfangsstrahls 25, Winkel­ stellung und Wegwert umfassender Datensatz wird vom Sig­ nalprozessor 43 in einem Speichermedium 48 gespeichert. Der Signalprozessor 43 selbst ist mit einem Rechner 49 verbunden, der den Signalprozessor 43 initialisiert und seinen Betriebszustand überwacht. Daneben übernimmt der Rechner 49 auch die Steuerung der Laseregelung 29 sowie einer Motorregelung 50 für den Elektromotor 20.In addition, the signal processor 43 receives an angular value from a Win kelmeßwertwandler 44 , which clocks the analog-digital converter 42 . Furthermore, the signal processor 43 receives, via a displacement transducer 45, a displacement transducer 47 attached to a wheel 46 of the rail vehicle 2 , which is characteristic of the length of the distance traveled by the rail vehicle 2 . A distance, modulation amplitude value of the received beam 25 , angular position and displacement data record is stored by the signal processor 43 in a storage medium 48 . The signal processor 43 itself is connected to a computer 49 , which initializes the signal processor 43 and monitors its operating state. In addition, the computer 49 also controls the laser control 29 and a motor control 50 for the electric motor 20 .

Insbesondere übergibt der Rechner 49 dem Signalprozessor 43 bei Beginn der Vermessung die vom Signalprozessor 43 für die Berechnung der Entfernung als additive Kompo­ nente benutzte instrumentelle Phasenverschiebung, die auf der Phasenverschiebung aufgrund des Strahlengangs des Sendestrahls 6 und des Empfangsstrahls 25 innerhalb der Abtastvorrichtung 5 und aufgrund der Phasenverschie­ bungen in den elektronischen Bauteilen beruht. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung der Auswerteeinheit wird die instrumentelle Phasenverschiebung durch eine entsprech­ ende Phasenverschiebung der Modulationsphase des in der Laserregelung 39 erzeugten Referenzsignals gegenüber der Modulationsphase des Sendestrahls 6 kompensiert.In particular, the computer 49 passes the signal processor 43 at the start of the measurement, the instrumental phase shift used by the signal processor 43 for the calculation of the distance as additive component, which is based on the phase shift due to the beam path of the transmitted beam 6 and the received beam 25 within the scanning device 5 and due to the Phase shifts in the electronic components. In a modified configuration of the evaluation unit, the instrumental phase shift is compensated by a corresponding phase shift of the modulation phase of the reference signal generated in the laser control 39 compared to the modulation phase of the transmission beam 6 .

Der vom Signalprozessor 43 errechnete Modulationsampli­ tudenwert der Intensität des Sendestrahls 6 läßt sich zur Überprüfung der Winkelmessung verwenden. Falls der Sendestrahl 6 auf eine der beiden im Vergleich zur Wand des Tunnels 1 gut reflektierenden Schienen 3 trifft, ist der gemessene Modulationsamplitudenwert des Empfangs­ strahls 25 besonders groß. Da der Winkelbereich, den die Schienen 3 vom Spiegelrotor 8 aus gesehen einnehmen, be­ kannt ist, läßt sich mit Hilfe dieser Amplitudenspitzen, der Winkelmeßwert überprüfen und gegebenenfalls korri­ gieren.The modulation amplitude value of the intensity of the transmitted beam 6 calculated by the signal processor 43 can be used to check the angle measurement. If the transmission beam 6 strikes one of the two rails 3 which are highly reflective compared to the wall of the tunnel 1 , the measured modulation amplitude value of the reception beam 25 is particularly large. Since the angular range, which the rails 3 take from the mirror rotor 8 as seen, be known, can be checked with the aid of these amplitude peaks, the measured angle value and, if necessary, correct it.

Um eine Absolutmessung der Entfernung mit hoher Genauig­ keit zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, die Intensität des Sendestrahls 6 mit zwei Frequenzen zu modulieren. Dabei wird die niederfrequente Modulation zu einer Grob­ messung der Entfernung verwendet, und die hochfrequente Modulation wird für eine Feinmessung benutzt. Für eine eindeutige Absolutmessung wird die Frequenz der nieder­ frequenten Modulation zweckmäßigerweise so gewählt, daß die vom Licht in einer Modulationsperiode zurückgelegte Entfernung der Länge des Weges von dem Laser 29 zu dem am weitesten entfernten zu vermessenden Objektpunkt und vom Objektpunkt zum Detektor 35 zurück entspricht. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel moduliert die Laser­ regelung 39 die Intensität des Sendestrahls 6 mit 10 Megahertz und 80 Megahertz. Aus der niederfrequenten Modulation ergibt sich damit bei einer Phasenmeßgenau­ igkeit von 2 Grad über eine Entfernung von 15 Meter eine Grobmessung mit einer Auflösung von 10 Zentimetern, während sich aus der hochfrequenten Modulation bei der gleiche Phasenmeßgenauigkeit eine Feinmessung mit einer Genauigkeit 1 Zentimeter ergibt.In order to enable an absolute measurement of the distance with high accuracy, it is expedient to modulate the intensity of the transmitted beam 6 with two frequencies. The low-frequency modulation is used for a rough measurement of the distance, and the high-frequency modulation is used for a fine measurement. For a clear absolute measurement, the frequency of the low-frequency modulation is expediently chosen so that the distance covered by the light in a modulation period corresponds to the length of the path from the laser 29 to the most distant object point to be measured and from the object point to the detector 35 . In the described embodiment, the laser control 39 modulates the intensity of the transmitted beam 6 with 10 megahertz and 80 megahertz. With a phase measurement accuracy of 2 degrees over a distance of 15 meters, the low-frequency modulation results in a rough measurement with a resolution of 10 centimeters, while the high-frequency modulation results in a fine measurement with an accuracy of 1 centimeter with the same phase measurement accuracy.

Da durch vorstehende Gegenstände innerhalb kürzester Zeit große Phasensprünge auftreten können, hat die Verwendung von zwei Modulationsfrequenzen den Vorteil, daß bei Phasensprüngen innerhalb einer niederfrequenten Modulationsperiode die Mehrdeutigkeit der Feinmessung behebbar ist.Because by protruding objects within the shortest Time large phase jumps can occur The use of two modulation frequencies the advantage that with phase jumps within a low frequency Modulation period the ambiguity of the fine measurement can be remedied.

Eine derartige Abtastvorrichtung 5 ist auch dazu ver­ wendbar, andere Raumprofile wie beispielsweise Raum­ profile von Straßentunneln, Druckstollen, Rohrleitungen oder Kanälen zu vermessen. Je nach Anwendungsfall ist dabei die Abtastvorrichtung 5 an einem Schienenfahrzeug, Straßenfahrzeug, Führungsarm oder anderem Fortbewegungs­ mittel, das in der Lage ist, mit der Abtastvorrichtung 5 eine Translationsbewegung auszuführen, angebracht. Häu­ fig ist jedoch bei derartigen Anwendungen die genaue Bahn des Fortbewegungsmittels und damit die Bahn des Spiegelrotors 8 nicht bis auf Zentimeter genau bekannt. Eine Straßenfahrzeug kann beispielsweise nur schwer auf einer bestimmten Spur gehalten werden. Ist jedoch ent­ lang der Bahn des Fortbewegungsmittels eine gegenüber der Umgebung besonders gut reflektierende Markierung wie beispielsweise ein Mittenstreifen in der Straßenmitte einer Straße vorhanden, dann ergibt sich jedesmal, wenn der Sendestrahl 6 die Markierung überstreicht, ein An­ stieg der gemessene Modulationsamplitude des Empfangs­ strahls 25. Ist die Lage dieser Markierung bekannt, dann ist aus der dann gemessenen Entfernung und Winkelstel­ lung die Trajektorie des Fortbewegungsmittels bestimm­ bar. Insofern bietet die Abtastvorrichtung 5 gemäß der Erfindung nicht nur die Möglichkeit, die Entfernung des Objektes bezüglich einer bekannten Bahn der Abtastvor­ richtung zu bestimmen, sondern auch die Möglichkeit, die genauen Koordinaten der Trajektorie in bezug auf das Objekt zu bestimmen.Such a scanning device 5 can also be used to measure other spatial profiles such as, for example, spatial profiles of road tunnels, pressure tunnels, pipelines or channels. Depending on the application, the scanning device 5 is attached to a rail vehicle, road vehicle, guide arm or other means of locomotion which is capable of performing a translational movement with the scanning device 5 . Often, however, the exact path of the means of transportation and thus the path of the mirror rotor 8 is not known to the centimeter in such applications. A road vehicle, for example, is difficult to keep in a certain lane. However, if along the path of the means of transport there is a marking which is particularly well reflective of the surroundings, for example a central stripe in the middle of the street of a street, then each time the transmission beam 6 passes over the marking, the measured modulation amplitude of the reception beam 25 increases . If the position of this marking is known, then the trajectory of the means of transportation can be determined from the distance and angular position then measured. In this respect, the scanning device 5 according to the invention offers not only the possibility of determining the distance of the object with respect to a known path of the scanning device, but also the possibility of determining the exact coordinates of the trajectory with respect to the object.

Abschließend sei angemerkt, daß mit der Abtastvorrich­ tung 5 nicht nur Raumprofile vermessen lassen, sondern daß durch eine Auswertung der errechneten Modulations­ amplitudenwerte auch ein Bild des zu vermessenden Objektes herstellbar ist.In conclusion, it should be noted that the scanning device 5 not only allows spatial profiles to be measured, but also that an image of the object to be measured can be produced by evaluating the calculated modulation amplitude values.

Claims (16)

1. Abtastvorrichtung zum Vermessen der Raumkoordinaten eines Objektes (1) mit einer Lichtquelle zum Aus­ senden eines Sendestrahls (6), mit einer Ablenkein­ richtung, mit der der Sendestrahl (6) auf das Objekt (1) lenkbar ist, und mit einem Detektor (35), mit dem ein von dem Objekt (1) zurückgeworfener Em­ pfangsstrahl (25) erfaßbar ist, sowie mit einer Aus­ werteeinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ tastvorrichtung (5) an einem Fortbewegungsmittel (2) angebracht ist, mit dem eine Bewegung in eine Trans­ lationsrichtung (4) ausführbar ist, und daß ein sich außerhalb eines Gehäuses (15) der Abtastvorrichtung (5) angeordneter Spiegelrotor (8), der über einen rohrartigen Spiegelrotoransatz (9) in einer Paßöf­ fnung (13) in einer Wand (14) des Gehäuses der Ab­ tastvorrichtung (5) drehbar gelagert und über eine Antriebseinrichtung (20) um eine Rotationsachse (21) in Rotation versetzbar ist, über ein Spiegelelement (24) verfügt, mit dem der entlang der Rotationsachse (21) durch den Spiegelrotoransatz (9) in den Spie­ gelrotor (8) eintretende Sendestrahl (6) winklig zur Rotationsachse (21) zu einer Drehung um die Transla­ tionsrichtung (4) ablenkbar ist und mit dem der Em­ pfangsstrahl (25) im Bereich des Spiegelrotoran­ satzes (9) auf die Rotationsachse (21) ablenkbar ist.1. Scanning device for measuring the spatial coordinates of an object ( 1 ) with a light source for transmitting a transmission beam ( 6 ), with a deflection device with which the transmission beam ( 6 ) can be directed onto the object ( 1 ), and with a detector ( 35 ), with which a received beam from the object ( 1 ) receiving beam ( 25 ) can be detected, and with an evaluation unit, characterized in that the scanning device ( 5 ) is attached to a means of transportation ( 2 ) with which a movement Translation direction ( 4 ) is executable, and that an outside of a housing ( 15 ) of the scanning device ( 5 ) arranged mirror rotor ( 8 ) via a tubular mirror rotor approach ( 9 ) in a Paßöf opening ( 13 ) in a wall ( 14 ) of the housing of the scanning device ( 5 ) is rotatably mounted and can be set in rotation via a drive device ( 20 ) about an axis of rotation ( 21 ), has a mirror element ( 24 ) with which de r along the axis of rotation ( 21 ) through the mirror rotor attachment ( 9 ) into the mirror rotor ( 8 ) the transmitting beam ( 6 ) at an angle to the axis of rotation ( 21 ) can be deflected to rotate about the direction of translation ( 4 ) and with which the receiving beam ( 25 ) in the area of the Spiegelrotoran set ( 9 ) on the axis of rotation ( 21 ) can be deflected. 2. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rotationsachse (21) zur Transla­ tionsrichtung (4) parallel ist und daß das Spiegel­ element (24) den Sendestrahl (6) rechtwinklig zur Rotationsachse (21) aussendet. 2. Scanning device according to claim 1, characterized in that the axis of rotation ( 21 ) to the transla tion direction ( 4 ) is parallel and that the mirror element ( 24 ) emits the transmission beam ( 6 ) at right angles to the axis of rotation ( 21 ). 3. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegelrotor (8) über ein Spiegelrotorgehäuse (10) mit einer Gehäusestrahl­ öffnung (26) verfügt, durch die der Sendestrahl (6) und der Empfangsstrahl (25) hindurchtreten und in die ein lichtdurchlässiger Glaskörper (27) einge­ bracht ist.3. Scanning device according to claim 1 or 2, characterized in that the mirror rotor ( 8 ) has a mirror rotor housing ( 10 ) with a housing beam opening ( 26 ) through which the transmission beam ( 6 ) and the reception beam ( 25 ) pass and into the a translucent glass body ( 27 ) is introduced. 4. Abtastvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der lichtdurchlässige Glaskörper (27) und das Spiegelelement (24) den Empfangsstrahl (25) auf einen Fokus (37) auf der Rotationsachse (21) im Bereich des Spiegelrotoransatzes (9) fokussieren.4. Scanning device according to claim 3, characterized in that the translucent glass body ( 27 ) and the mirror element ( 24 ) focus the receiving beam ( 25 ) on a focus ( 37 ) on the axis of rotation ( 21 ) in the region of the mirror rotor approach ( 9 ). 5. Abtastvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Glaskörper (27) eine Sendestrahl­ öffnung (28) aufweist, durch die der Sendestrahl (6) hindurchtritt, wobei der Durchmesser des Sende­ strahls (6) wesentlich kleiner als der Durchmesser der Gehäusestrahlöffnung (28) ist.5. Scanning device according to claim 4, characterized in that the glass body ( 27 ) has a transmission beam opening ( 28 ) through which the transmission beam ( 6 ) passes, the diameter of the transmission beam ( 6 ) being substantially smaller than the diameter of the housing beam opening ( 28 ) is. 6. Abtastvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Spiegelelement ein ebener Rotor­ spiegel (24) ist und daß der lichtdurchlässige Glas­ körper eine Sammellinse (27) ist.6. Scanning device according to claim 5, characterized in that the mirror element is a planar rotor mirror ( 24 ) and that the translucent glass body is a converging lens ( 27 ). 7. Abtastvorrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Innern des Gehäuses (10) der Abtastvorrichtung (5) im ge­ meinsamen Strahlengang des Sendestrahls (6) und des Empfangsstrahls (25) ein Trennspiegelelement (30, 38) befindet, das an einem Ort angeordnet ist, an dem die Abmessungen des Querschnitts des Empfangs­ strahls (25) wesentlich größer als die Abmessungen des Querschnitts des Sendestrahls (6) sind, und das auf die Spiegelfläche einfallendes Licht seitlich bezüglich der Achse (21) des gemeinsamen Strahlen­ gangs des Sendestrahls (6) und des Empfangsstrahls (25) ablenkt.7. Scanning device according to one of the preceding claims, characterized in that there is a separating mirror element ( 30 , 38 ) in the interior of the housing ( 10 ) of the scanning device ( 5 ) in the common beam path of the transmitted beam ( 6 ) and the received beam ( 25 ) , which is arranged in a place where the dimensions of the cross section of the receiving beam ( 25 ) are substantially larger than the dimensions of the cross section of the transmitting beam ( 6 ), and the light incident on the mirror surface laterally with respect to the axis ( 21 ) of the common Beams of the transmitted beam ( 6 ) and the received beam ( 25 ) deflects. 8. Abtastvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abmessungen der Spiegelfläche des Trennspiegelelements (30) in etwa gleich den Abmes­ sungen des auf die Trennspiegelfläche einfallenden Empfangsstrahls (25) sind und daß das Trennspiegel­ element (30) an dem Ort, an dem der Sendestrahl (6) auf das Trennspiegelelement (30) trifft, eine Trenn­ spiegelöffnung (32) aufweist, durch die der Sende­ strahl (6) hindurchtritt.8. Scanning device according to claim 7, characterized in that the dimensions of the mirror surface of the separating mirror element ( 30 ) are approximately equal to the dimen solutions of the incident on the separating mirror surface receiving beam ( 25 ) and that the separating mirror element ( 30 ) at the place which the transmitting beam ( 6 ) hits the separating mirror element ( 30 ), has a separating mirror opening ( 32 ) through which the transmitting beam ( 6 ) passes. 9. Abtastvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abmessungen der Spiegelfläche des Trennspiegelelements (38) in etwa gleich den Abmes­ sungen des auf das Trennspiegelelement (38) einfal­ lenden Sendestrahls (6) sind.9. Scanning device according to claim 7, characterized in that the dimensions of the mirror surface of the separating mirror element ( 38 ) are approximately equal to the dimen solutions of the separating mirror element ( 38 ) einfal lending transmission beam ( 6 ). 10. Abtastvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennspiegelelement ein flacher Trennspiegel (30, 38) ist.10. Scanning device according to claim 8 or 9, characterized in that the separating mirror element is a flat separating mirror ( 30 , 38 ). 11. Abtastvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine im Strahlengang des Empfangs­ strahls (25) nach dem Trennspiegel (30) angeordnete Detektorlinse (36) den Empfangsstrahl (25) auf den Detektor (35) fokussiert.11. Scanning device according to claim 10, characterized in that in the beam path of the receiving beam ( 25 ) after the separating mirror ( 30 ) arranged detector lens ( 36 ) focuses the receiving beam ( 25 ) on the detector ( 35 ). 12. Abtastvorrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Laser (29) ist, daß eine Laserregelung (39) die Intensität des Sendestrahls (6) mit wenigstens einer Frequenz moduliert und Referenzsignale erzeugt, und daß ein von dem Detektor (35) erzeugtes Detektor­ signal einer Synchrongleichrichtereinheit (40) zuge­ führt ist, die mit Hilfe der von der Laserregelung (39) erzeugten Referenzsignale analoge Ausgangssig­ nale erzeugt, die proportional zu den Produkten der Modulationsamplituden der Intensität des Empfangs­ strahls (25) mit dem Sinus und Kosinus der Phasen­ verschiebungen der Modulationsphasen des Detektor­ signals gegenüber den Modulationsphasen der Refe­ renzsignale sind, wobei die analogen Ausgangssignale über einen Analog-Digital-Wandler (42) einem Signal­ prozessor (43) zur Bestimmung von Modulationsampli­ tudenwerten und zur Berechnung der Entfernung eines den Sendestrahl (6) zurückwerfenden Punktes des Ob­ jektes (1) bezüglich der Rotationsachse zugeführt sind.12. Scanning device according to one of the preceding claims, characterized in that the light source is a laser ( 29 ), that a laser control ( 39 ) modulates the intensity of the transmitted beam ( 6 ) with at least one frequency and generates reference signals, and that one of them detector (35) produced detector signal of a synchronous rectifier unit (40) performs supplied, the analog with the aid of the reference signals generated by the laser control system (39) Ausgangssig nal is generated which is proportional to the products of the modulation amplitude of the intensity of the reception beam (25) with the Sine and cosine of the phase shifts of the modulation phases of the detector signal compared to the modulation phases of the reference signals are, the analog output signals via an analog-digital converter ( 42 ) a signal processor ( 43 ) for determining modulation amplitude values and for calculating the distance from one the point reflecting the transmission beam ( 6 ) d it objektes ( 1 ) are fed with respect to the axis of rotation. 13. Abtastvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Intensität des Sendestrahls (6) mit zwei Frequenzen moduliert ist.13. Scanning device according to claim 12, characterized in that the intensity of the transmission beam ( 6 ) is modulated with two frequencies. 14. Abtastvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkelmeßwertgeber (23) zu­ sammen mit einem Winkelmeßwertwandler (44) einen Wert des Rotationswinkels des Spiegelrotors (8) be­ stimmt, wobei der Wert des Rotationswinkels dem Sig­ nalprozessor (43) zugeführt ist.14. Scanning device according to claim 12 or 13, characterized in that an angle transducer ( 23 ) together with an angle transducer ( 44 ) determines a value of the angle of rotation of the mirror rotor ( 8 ) be, the value of the angle of rotation supplied to the signal processor ( 43 ) is. 15. Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wegmeßwertgeber (47) zusammen mit einem Wegmeßwertwandler (45) eine Weglänge des von der Abtastvorrichtung (5) in Trans­ lationsrichtung (4) zurückgelegten Weges mißt, wobei ein Wert der Weglänge dem Signalprozessor (43) zuge­ führt ist.15. Scanning device according to one of claims 12 to 14, characterized in that a displacement sensor ( 47 ) together with a displacement transducer ( 45 ) measures a path length of the path covered by the scanning device ( 5 ) in the translation direction ( 4 ), a value of the Path length is the signal processor ( 43 ) leads. 16. Abtastvorrichtung nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalprozessor (43) die errechnete Entfernung und Modulationsamplitude des Empfangsstrahls (25) zusammen mit dem Wert des Rota­ tionswinkels und der Weglänge in einem Speicher­ medium (48) speichert.16. Scanning device according to claim 14 and 15, characterized in that the signal processor ( 43 ) stores the calculated distance and modulation amplitude of the received beam ( 25 ) together with the value of the rotation angle and the path length in a storage medium ( 48 ).
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